CN106232046A - 治疗设备和实时指示 - Google Patents

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CN106232046A
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treatment
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tissue
parameter
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奥里·韦斯伯格
摩西·艾希柯
阿米特·萨默-加莱
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Abstract

设备和方法被提供用于通过将信号照射到周围组织上指示治疗效果。该信号可以是动态的并配置成指示治疗、设备以及患者的特定参数。各种信号特征可以指示不同的参数。设备和方法被提供用于通过再生或替换末端在整个治疗手术中保持光纤末端有效。设备和方法被提供用于控制来自弯曲光纤的发射。还提供激光治疗设备的无绳构型。

Description

治疗设备和实时指示
发明背景
1.技术领域
本发明涉及治疗设备领域，且更具体地，涉及治疗设备和在外科手术过程中该设备提供的指示。
2.相关技术的讨论
各种类型的信息可以辅助治疗手术的执行者以实现最佳结果。这样的信息可以与患者、治疗工具以及治疗效果有关。在一个示例中，治疗工具的末端状态确定一些治疗的治疗效果。
发明概述
下面是提供本发明的初步理解的简化概述。该概述不必识别关键元件也不会限制本发明的范围，而是仅充当下面的描述的引言。
本发明的一方面提供设备，该设备包括布置成向组织施加治疗的治疗工具、布置成获得或测量至少一个参数的控制单元，以及与治疗工具相关联并布置成通过关联到至少一个获得的或测量的参数并由控制单元产生的信号照亮组织的至少一个标记元件。
在下面的详细描述中阐明了本发明的这些、另外的和/或其他方面和/或优点；本发明的这些、另外的和/或其他方面和/或优点从详细的描述中可能是可推理的；和/或通过本发明的实践是可知悉的。
附图简述
为了更好地理解本发明的实施方案并且为了示出如何可以实施该实施方案，仅通过实例的方式参考附图，其中相同的标号始终表示相应的元件或部分。
在附图中：
图1A-1G是根据本发明的一些实施方案的治疗设备的高层次示意图。
图2A和2B分别是根据本发明的一些实施方案的单光纤设备和多光纤设备的高层次示意图。
图3A-3D分别是根据本发明的一些实施方案的手套和手相关设备的高层次示意图。
图4是根据本发明的一些实施方案的示出方法的高层次示意流程图。
图5A、5B、6A-6C、以及7A-7D是根据本发明的一些实施方案的用于清洁和/或产生治疗末端的设备的高层次示意图。
图8是根据本发明的一些实施方案的示出末端产生方法的高层次示意流程图。
图9A-9E、10A、10B、11A以及11B是根据本发明的一些实施方案的用于控制光纤弯曲的设备的高层次示意图。
图12A和图12B是根据本发明的一些实施方案的安全组件的高层次示意图。
图13A是根据本发明的一些实施方案的无绳手术激光单元的高层次示意性框图。
图13B是根据本发明的一些实施方案的治疗设备的高层次示意性框图。
图14是根据本发明的一些实施方案的焊接促进设备的高层次示意图。
图15A-15F是根据本发明的一些实施方案的MCVD(改进的化学气相沉积)光纤生产方法的高层次示意图。
图16A-16B是根据本发明的一些实施方案的由无心涂层光纤生产的光导纤维的高层次示意图。
图16C是根据本发明的一些实施方案的通过外气相沉积(CVD)制造方法生产的光导纤维的高层次示意图。
图17是根据本发明的一些实施方案的编织光导纤维片材的高层次示意图。
图18是根据本发明的一些实施方案的示出方法的高层次示意流程图。
发明详述
现在具体参考详细附图，应强调，所示出的细节是通过举例的方式，并且仅为了本发明的优选实施方案的说明性论述的目的，并且提供所示出的细节是为了提供本发明的原理和概念方面的被认为是最有用和最易于理解的描述。在这一点上，并不试图更详细地示出对本发明的基本理解不必要的本发明的结构细节，结合附图的描述使得在实际中如何实施本发明的若干形式对于本领域的技术人员是明显的。
在详细说明本发明的至少一个实施方案之前，应当理解，本发明在其应用中不限于下面描述中阐明的或附图中示出的结构细节和部件布置形式。本发明可适用于其他实施方案或可适用于以多种方式实践或进行。而且，要理解的是，本文采用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制。
图1A-1G是根据本发明的一些实施方案的治疗设备100的高层次示意图。
设备100包括：治疗工具101，其布置成向组织80施加治疗(在非限制性示例中，辐射90)；控制单元115，其布置成测量或导入至少一个参数(例如，指示设备功能、患者状态或治疗效果的参数)；以及至少一个标记元件120(见下面)，其与治疗工具101相关联并布置成通过涉及至少一个获得的或测量的参数并由控制单元115产生的可视指示信号110照亮该组织。在某些实施方案中，治疗工具101可以布置成发射感测信号92以测量组织参数(例如，诸如折射率或辐射吸收率的光参数、诸如阻抗的电参数、力学参数、流参数或温度)。
在某些实施方案中，治疗工具101可以包括无源治疗工具(例如，手术刀)、电治疗工具(例如，RF传递设备)、激光治疗工具和/或超声治疗工具中的任一个。在某些实施方案中，至少一个标记元件120可以包括例如定位在治疗工具101的末端上的至少一个发光二极管(LED)。在某些实施方案中，控制单元115还可以布置成相对于由治疗工具101所施加的治疗类型(例如，组织焊接、组织切除)产生信号110。控制单元115还可以布置成相对于获得的或测量的参数(例如，通过感测信号92测量的参数或从诸如患者监控器的外部测量设备获得的信号)产生信号110，该获得的或测量的参数对于治疗类型中的每一个是可应用的。在某些实施方案中，标记元件120可以布置成通过信号110和/或提供另外的照亮照射治疗组织或其周围。
设备100布置成在组织80上直接传递可视指示110，信号110可以配置成编码与治疗过程相关的特定信息。例如，组织密封进展或切除过程可以被彩色编码。有利地，接近治疗区域提供指示可以增加主治医生或外科医生对其的认知同化。应注意的是，在现代外科手术中，医生被提供来自多个源的大量的信息，该多个源传达患者的状态、反馈在使用中的各种装备的表现以及更多。在手术过程中，医生或外科医生专注于可操作区域(包括组织80)，观察屏幕并寻找组织80的颜色和纹理的任何变化以及出血。有利地相对于产生可听指示器的产品，设备100直接照亮组织80(或设备100自身的部分)并因此避免潜在的干扰和模糊的声音提示。
例如，信号110可以是照射周围组织上的红光或绿光，分别指示切除过程结束和密封过程结束，或反之亦然。在某些实施方案中，不同的颜色或强度可以指示关联每一个过程自身的参数。例如，光照强度可以关联到过程的进程并关联到过程的效果。在某些实施方案中，过程的额外的信息可以由额外的可听见的信号提供。
在某些实施方案中，信号100可以通过信号颜色、信号强度、信号周期、图案尺寸和/或信号方向中的任一个关联获得或测量的参数(多个参数)。
例如，图1B示意性示出了根据本发明的一些实施方案的两种类型的可能的信号。信号110A和110B示意性示出了方向的动画指示，从而展示了信号110的暂态变化，信号110可以配置成通过信号的暂态变化关联到至少一个获得的或测量的参数(例如，箭头的宽度、长度和颜色可以相对于由通过信号110展示的参数中的任一个变化)。信号110C和110D示意性示出另一种类型的信号变化，即程度和可能的图案以及照亮的变化范围的变化。这些信号变化可以配置成关联到任何相关获得的或测量的参数(例如，通过感测信号92测量的参数和/或从外部装备获得的参数)。通常，信号110可以配置成展示产生组织80的动态照明的暂态变化。在某些实施方案中，组织80的照明110通过照明110的广度、照明110的强度、照明110的颜色、照明110的频率以及照明110的范围(在组织80上和/或在设备100上)中的任一个关联到至少一个获得的或测量的参数。
有利地，设备100向内科医生或外科医生提供例如切除、密封或焊接组织和/或血管的进展的直接的反馈，并允许外科医生直接观察手术的进展。提供相应的信号110是提供这样的反馈并在外科医生的注意力在其中的可操作视野内的最直接的方式。信号110可以是连续的或展示不会模糊或干扰该可操作视野的短脉冲。在某些实施方案中，不同颜色的信号110可以被用于传达不同意义或不同序列的脉冲或图案。例如，信号110可以指示参数的类型(例如，组织温度、折射率或阻抗状态)以及在不同的模型中获得的或测量的参数的值(例如，颜色和时空图案，见图1B)两者。此外，信号110还可以包括关联到治疗评估(例如，密封或切除过程的进展)的信息。信号110可以是连续的或可以是动态的且包括一定的动画以捕获过程的动态特性。
在某些实施方案中，该至少一个获得的或测量的参数可以包括组织参数、设备参数以及患者参数中的任一个。获得的或测量的组织参数可以包括例如组织温度、在组织界面处的折射率、组织阻抗以及组织或组织液的多普勒频移测量(通过例如感测信号92测量或从外部设备获得)。用于测量的示例可以包括涉及治疗场景的光学参数，例如可以被用于导出组织温度和组织状态的折射率或阻抗。在一些实施方案，多普勒频移测量可以被用于通过测量流动速度的微小变化评估密封质量。设备参数可以包括例如设备100的操作参数、设备失效的指示和设备准备就绪的指示。患者参数可以包括例如患者的血压和患者的生理信息。设备参数和患者参数可以从外部源被测量和/或获得。
图1C示意性示出了包括治疗工具101的设备100，治疗工具101具有可以根据任何治疗方法(电治疗方法、通过超声波治疗方法、通过激光治疗方法、机械治疗方法、通过热治疗方法等)操作的治疗区(阴影线)，并且具有配置成发射信号110的标记元件120(在该非限制性示例中，为光导纤维)。
图1D示意性示出了包括治疗工具(例如，具有带标记元件的爪部155的外科手术钳)的设备100。标记元件可以包括以构件120B结束的光纤120A和产生的信号110，构件120B布置成扩散通过光纤120A传递的电磁辐射。例如，构件120B可以填充有光扩散材料。该标记元件可以被实现为任何治疗工具，该治疗工具可以根据任何治疗方法(电治疗方法、通过超声波治疗方法、通过激光治疗方法、机械治疗方法、通过热治疗方法等)操作。
图1E示意性示出了包括治疗工具101(例如，与具有外科手术钳的示出的示例相关的光导纤维101)的设备100。光纤101可以布置成发射作为预备信号的辐射110A，辐射110A通过标记元件120被放大、修改和/或重定向以产生指示上面描述的参数和/或治疗区域的照明的信号100B。例如，辐射110A可以是红外线且标记元件120可以包括当被红外线辐射110A照亮时发光的材料。在另一个示例中，标记元件120可以包括发射与其温度相关的辐射的温度敏感材料。标记元件120可以被实现为治疗工具，该任何治疗工具可以根据任何治疗方法(电治疗方法、通过超声波治疗方法、通过激光治疗方法、机械治疗方法、通过热治疗方法等)操作。
图1F是根据本发明的一些实施方案的光导纤维101的发射区域的高层次示意性框图。光导纤维101包括具有折射率nK的芯103和具有折射指数nM的包层106。光导纤维101具有至少一个包层106的特定区域，包层106的特定区域布置成当使光导纤维101在特定区域相对于弯曲的半径r104超出特定的弯曲阈值弯曲时从芯103发射电磁辐射。当弯曲光导纤维101时来自芯103的电磁辐射的发射在下面称为弯曲发射(BE)。弯曲发射取决于各种光纤和辐射特性，例如，光纤尺寸、结构和材料，弯曲半径104、辐射频率等，。光纤被设计成能够仅仅在特定的区域和区段中弯曲发射，同时一直阻止穿过光纤的其它部分中的包层的传播。
应注意的是，该弯曲发射可以配置成相对于弯曲的方向朝内或朝外发生。另外应注意的是，公开的原理也可以应用于其它类型的波导，例如，RF波导，其可以被定制用于允许高度控制的特定的几何参数和特定的发射样式。
弯曲发射可以在其实际应用之前通过弯曲光纤101实现，例如，弯曲光纤101以具有圈套状形式、血管支架状形式和成角度的形式等(见下面的示例)，且然后当将光纤101的弯曲的区域放置在可操作的位置中时通过光源控制该弯曲发射。可选择地或补充地，弯曲发射可以在几何控制下通过利用目标对象的自然弯曲来实现以产生来自波导的期望的能量放电轮廓。如下面举例说明的，光纤101中的某些区域可以被设计成当弯曲接触目标时弯曲发射，且在这些区域中弯曲发射的能量被实际用于实现期望的目标。在这种情况下，除了控制光源之外或替代控制光源，发射可以被实际弯曲控制。
任何类型的光纤101可以布置成当特定的弯曲例如，波导(其可以包括金属波导)、固体芯光导纤维、中空光纤和光子晶体光纤(例如，多孔光纤、布拉格光纤或任何其它微结构光纤)时发射辐射。非发射扇区可以是微结构的(例如，具有光栅或气孔)以将光纤的有效折射率降低至发射扇区的折射率以下和/或引导辐射朝向发射扇区。
应注意的是，贯穿本公开描述的光纤101可以是圆形、椭圆形、梯形或具有任何其它横截面形式。例如，光纤101可以被机械地展平或被加工成具有任何横截面形式(例如，具有加工的平坦侧面的圆形或椭圆形形式)。在某些实施方案中，治疗光纤包括包层的至少一个特定的区域105，本文也称其为“发射区域”，该区域布置成当光纤101在该至少一个特定的区域105处弯曲超过特定的弯曲阈值时从其芯发射电磁辐射。治疗光纤101的至少一部分的横截面可以在该至少一个特定的区域105处被展平以提供对光纤101的放置的机械控制并提供机械地稳定光纤弯曲。而且，展平的侧面可以被用于增强光纤与治疗的组织的接触并缓解在治疗的组织上方操纵发射区域弯曲并因此增强治疗效果。该展平可以通过加工预制件或光纤或者通过在制造过程中操纵拉伸阶段得到特定的横截面来机械地实现(例如，通过按压光纤101或其预制件)。具体地，光纤实施方案中的任一个可以具有径向不对称的横截面，例如，平坦的、椭圆形的、多边形的、截断的等。
光导纤维101可以是单模或多模，在后一种情况下，特定的发射区域和弯曲阈值可以相对于所需的模式选定以控制发射能量。此外，特定的发射区域和弯曲阈值可以相对于光束偏振选定并由光束偏振控制。
可以用在发射区域105中的光纤101的弯曲包括微观弯曲(来自光纤的线性的局部偏差，具有相对小的弯曲半径)和宏观弯曲(光纤方向的角度的变化，通常具有较大的弯曲半径)两者。例如，对于单模光纤，来自宏观弯曲的发射的辐射可以通过以下表达式估算：Exp(8.5-519·D·(λce/(2λ·MFR))3)，单位为dB/m，其中，D是单位为mm的弯曲半径，λ是单位为μm的波长，λce是单位为μm的光纤截止波长且MFR是单位为μm的单模光纤半径。
图1F通过示出光沿光纤101向下行进的可能的轨迹的示例示出了根据本发明的一些实施方案的弯曲发射的条件。光以角α到达弯曲的特定区域105的开始处，由于在该点(即，α还大于θ发射区域＝sin-1(nE/nK))处，弯曲半径不足够小，因此角α还不足以用于BE。光因此被反射至包层侧106A并以角β在内部反射且保持在芯103内，角β大于θ包层＝sin-1(nM/nK)。当从包层106A反射时，光以角γ到达具有包层106B的扇区105，角γ此时小于θ发射区域＝sin-1(nE/nK)，同时弯曲半径在此点处达到阈值半径且超出光纤101的特定的区域的特定的弯曲阈值(即，弯曲半径变得小于阈值半径)。传送的光以角θ离开区域105。精确的计算遵照Wang等人(2007)在微波和光信49:9,2133-2138中的“Investigation of Macrobending Lossesof Standard Single Mode Fiber with Small Bend Radii”。弯曲发射可以近似为起始发生在角θ弯曲处，θ弯曲使用弯曲半径r104界定为：θ弯曲＝sin-1(r弯曲/(r弯曲+ID))，ID为内直径，即，芯直径。弯曲发射的条件为sin-1(nM/nK)＝θ包层<θ弯曲<θ发射区域＝sin-1(nE/nK)。
与现有技术不同，本发明利用来自光导纤维的附条件和可控制侧发射。与侧面发光光纤(side firing fibers)相反，本发明的光纤当在弯曲阈值以下拉直或弯曲时不会发射任何辐射。侧发射只有当光纤以预定的弯曲半径弯曲(例如，通过将被光纤移除的障碍物，或根据特定的设备设计)时才被激活。
在通过发射的辐射90(或110，即，治疗和标记辐射中的任一个或两个可以通过弯曲光纤101发射)治疗的过程中，治疗的目标(例如，流阻塞或息肉)的部分被移除，导致目标被摧毁和平整化。在一些实施方案中，目标平整化降低光纤101的弯曲(增加光纤101的弯曲半径)并导致弯曲发射降低直到治疗结束。这样的效果可能是期望的且在选择弯曲阈值时考虑。在一些实施方案中，不同的特定区域可以接受该治疗，且可以被不同的弯曲阈值激活以允许多阶段治疗。
图1G是根据本发明的一些实施方案的具有血管密封末端的外科手术钳150的高层次示意框图。该血管密封末端可以包括能量传递元件101，例如至少一个光学元件101，该能量传递元件101布置成当启动时将电磁辐射90传递至血管80以在切除区域处的切除血管80或者以在血管80的特定的密封区段96中得到血管焊接效果并切除在特定的密封区段96内的切除位置97处的血管80。例如，至少一个光学元件101可以包括至少一个光导纤维101，光导纤维101布置成例如以不同的角度、强度或波长90A、90B传递诸如激光能量的电磁辐射，例如用于施加不同类型的治疗(分别诸如血管切除和血管密封)。在某些实施方案中，该末端可以将信号110发射到治疗的血管上或从治疗位置横向地发射。能量传递元件101可以被附接至手术钳末端150的两个爪部155(155A、155B)中的任一个，或者还可以是至少在钳末端150的长度的一部分上的自由元件。在某些实施方案中，设备150可以包括用于密封和/或切除的具有至少两个不同的机械压力水平的密封和解剖抓紧器工具。
在某些实施方案中，手术钳的至少一个爪部155可以包括至少一个突出部95A，该至少一个突出部95A布置成在能量传递元件101(例如，至少一个光学元件101、RF源、超声波源等)致动之前收缩血管80的。突出部95A从爪部155的表面95B突出，并且在能量传递区域处收缩血管80以降低血管80的局部厚度并在可能的能量传递方向上提供更多的空间变化。能量传递元件101可以完全定位或部分定位在突出部95A内，例如，至少一个光学元件101可以设置在至少一个突出部95A内。
本发明的某些实施方案包括用于外科手术钳150的具有至少两个爪部155的末端100。爪部155中的至少一个可以包括至少一个突出部95A，该至少一个突出部95A定位成接触由末端保持的组织并向组织传递压力和外部能量两者。压力可以是由至少一个突出部95A集中的末端保持力(施加至手术钳并因此传递至末端的爪部的力)。外部能量可以是电磁(例如，光、RF)、电和超声波能量中的任一个，或它们的组合。至少一个突出部95A可以包括将施加的力集中在血管80的小的区段上的一个或多个薄元件。至少一个突出部95A可以包括除了收缩血管之外还降低血管壁厚度或甚至切除血管的磨料或烧蚀元件。
在某些实施方案中，治疗工具101可以包括至少一个治疗光纤101。图2A和图2B分别是根据本发明的一些实施方案的单光纤设备100和多光纤设备100的高层次示意图。在某些实施方案中，至少一个标记元件120可以包括至少一个标记芯120(图2A)，该至少一个标记芯120与至少一个治疗光纤101一起实现为单个光纤100，和/或该至少一个标记元件120可以包括与治疗光纤101相关的至少一个标记光纤120(图2B)。
在示出在图2A中的非限制性示例中的某些实施方案中，治疗光纤101可以包括其包层106的至少一个特定的区域105，该至少一个特定的区域105布置成当光纤101在至少一个特定的区域105处弯曲超出特定的弯曲阈值时从其芯103发射电磁辐射90。光纤101还可以包括布置成发射信号110的至少一个标记芯120。
在某些实施方案中，治疗光纤(多个光纤)101配置成将至少两种类型的治疗施加至组织80且控制单元115可以配置成产生相对于由治疗光纤101所施加的治疗类型的信号110。
在示出在图2B中的非限制性示例中的某些实施方案中，标记光纤120可以在治疗光纤101的护套107内，或者可以被附接至任何类型的治疗工具101。在某些实施方案中，至少一个标记光纤120和至少一个治疗光纤101可以实现为具有单个光纤设备100的相应的芯(例如，见图2A)。例如，主芯103可以传递能量作为治疗手段，同时另外的芯120可以传递能量以产生照明信号110进而传达操作者的信息。
在任何一个构型中，标记光纤120可以布置成相对于治疗光纤101施加治疗的方向90(见图1A、图1B、图2A、图2B)侧向照亮组织80。
信号发射例如可以通过直接发射和/或在治疗工具101(例如光纤101)的特定区域120处散射来实施。特别地，信号发射可以通过光纤芯120实施。特定的芯120可以仅在光纤101的某些区域才实现(例如，靠近光纤末端或以特定的图案沿着光纤101)。在某些实施方案中，信号发射可以通过光纤包层106和/或护套107的区域实施。信号沿治疗工具101发射的程度可以根据具体使用的治疗工具101配置。
在某些实施方案中，当相应的工具区域弯曲超出特定的阈值时，信号发射可以被实施。例如，在治疗光纤101的情况下，芯120和/或包层106的折射率可以布置成使一些照明穿过光纤发出并因此被用作信号110。
在某些实施方案中，设备100可以包括治疗工具101和标记元件120(无控制单元115)。治疗工具101和/或标记元件120可以布置成直接测量至少一个参数且标记元件120可以布置成用与至少一个获得的或测量的参数相关的信号110照亮组织。例如，标记元件120可以布置成结合组织的折射率的变化与信号参数以因此产生治疗指示。例如，治疗光纤101可以以产生折射率的某些值的方式配置以改变光纤101发射信号110的发射特性。
在某些实施方案中，参数测量可以任意地通过治疗工具101和/或通过标记元件120来实施。例如，在治疗光纤101中，反射治疗辐射的强度可以用于导出组织或治疗的相关信息以及患者的相关信息(例如，脉搏或氧饱和度)。在某些实施方案中，通过诸如光纤120和/或芯120的标记元件120可以用于任意地测量治疗场景中的参数。在某些实施方案中，传感器93(见图13B)可以用于测量至少一个参数并将获得的或测量的参数传递至控制单元115和/或标记元件120。在某些实施方案中，控制单元115和/或传感器可以在治疗工具101的末端处(例如，在光纤101的末端处)实现。
在某些实施方案中，治疗工具或光纤101包括作为标记元件120的至少一个侧面发光光纤。
图3A-3D分别是根据本发明的一些实施方案的手套和手相关设备100的高层次示意图。治疗工具101和/或标记元件120可以与治疗手套140相关联或可以配置成允许通过手有效地操纵。治疗手套140和手相关设备100可以被实现为具有在本公开中描述的任何特征、所有特征或不具有独立于其它特征的在本公开中描述的特征，例如，治疗手套140和手相关设备100可以被实现仅具有治疗工具101，仅具有标记元件120或具有在本公开中呈现的它们的组合。
手套相关设备100可以包括手套140，治疗工具101安装在该手套140上。在某些实施方案中，治疗工具101B可以是光纤或任何其它治疗工具，且标记元件120B可以与治疗工具101B相关联，例如，围绕治疗工具101B缠绕或附接在治疗工具101B的端部处(标记元件120B是LED的示例)。例如，标记元件120B可以是光纤或LED发射信号110。在某些实施方案中，治疗工具101A可以是具有或不具有标记光纤120A的光纤101A(见在图1A、图1B、图2A、图2B中的示例性实施方案)。在通过图3A中的光纤101B示出的示例中，光纤101B可以围绕作为组织80的血管缠绕以便密封并切除血管80。LED120B可以用于指示血管80中的流动、血管80的治疗效果、诸如在血管80上测量的血压或脉搏的生理参数、患者的临床状态和/或诸如密封或切除操作模式的设备100的治疗模式等。在某些示例中，例如血压的测量可以用于控制治疗模式，例如在应用切除治疗之前识别必要的密封治疗的端部。
光纤101A可以通过手使用或不使用放置模板145来操纵。例如，这样的模板145可以包括配置成有利于治疗工具应用至组织的两个支撑部145A、145B，例如，通过支撑光纤101A和/或治疗的组织80以正确地施加治疗。在某些实施方案中，支撑部145A、145B可以配置为用于保持组织80和/或光纤101A的爪部(见下面用于非限制性爪部示例的图9A-9E、图10A、图10B、图11A以及图11B)。在某些实施方案中，光纤101A和/或标记光纤120A可以被编织成手套140或在其内相互编织。手相关设备100可以类似地包括用于治疗和/或标记的布置成手保持(无手套140)的光纤101。支撑部145A、145B可以被提供以改善组织和光纤处理。这样的应用可以利用标记信号以增强外科医生的治疗的灵巧性。
在某些实施方案中，其中，治疗工具101是配置成发射来自光纤101的弯曲的区域的辐射的治疗光纤101，设备100可以配置为手持设备100(图3B)，光纤101在该手持设备100中被手动地弯曲。发射可以由外科医生的手指将光纤101和/或120弯曲至曲率半径的特定范围来控制，这可以根据外科医生的喜好和治疗的类型被个性化。
图3C示意性地示出了手相关设备100，手相关设备100可以包括具有支撑部183A、183B的安全组件183，支撑部183A、183B布置成保护医生免受激光辐射并且确保治疗效果。支撑部183A、183B可以以类似的方式实现为在下面描述的示出在图12A和图12B中的安全组件183。某些实施方案包括具有如在图3D中示出的安全组件183的治疗手套140。治疗手套140和手相关设备100还可以包括用于过滤潜在的有害辐射(例如，发射的激光辐射)并确保符合激光眼安全规定的保护罩184。示出在图3A-3D中的元件中的任一个可以独立于其它示出的元件在设备100的任何构型中被实现。
在某些实施方案中，通过手套140或通过外科医生的手施加的压力可以被用于确定治疗类型，例如，相对低的压力可以被用于施加密封治疗，而高的压力可以被用于施加切除治疗。压力应用和治疗类型之间的连接可以是直接的和机械的，可以通过光纤弯曲的程度控制(例如，通过配置光纤的弯曲阈值)、可以使用来自感测元件(例如，通过感测信号92)或光纤自身的测量来控制，和/或通过标记元件120发射的信号110以开环的形式来控制。
在某些实施方案中，设备100包括布置成向组织80施加治疗的治疗工具101，且治疗工具101布置成被手指保持并布置成当手指操纵工具101时施加治疗。设备100还可以包括布置成保护医生免受工具101伤害的安全构件。例如，该安全构件可以包括保护罩184。在治疗工具101是激光器的情况下，保护罩184可以配置成提供特定的激光眼安全需求。在某些实施方案中，该安全构件可以包括布置成封闭治疗工具101和治疗组织的两个互补的支撑部183A、183B，例如，当治疗工具101是激光器时，互补的支撑部183A、183B可以封闭激光器的治疗部分和治疗的组织部分。在某些实施方案中，上面描述的设备100中的任一个可以与治疗手套140相关联，安全构件被连接至该治疗手套140。
图4是示出根据本发明的一些实施方案的方法300的高层次示意流程图。方法300包括将至少一个标记元件与治疗工具关联，该治疗工具布置成将治疗施加至组织(阶段310)并配置该至少一个标记元件以用信号(阶段320)照亮组织。在某些实施方案中，方法300包括使信号与至少一个获得的或测量的参数相关联，例如，关联到治疗(阶段330)的参数。方法300可以被应用至无源的、电、光和/或超声波治疗工具(阶段311)。
在某些实施方案中，方法300可以包括将标记元件配置为光导纤维(阶段312)，光导纤维可以被附接至治疗工具、与治疗工具相关或独立于治疗工具。该治疗工具可以是光纤，但是可以是任何其它的治疗工具。在治疗工具是光纤的情况下，相同的光纤可以被用于施加治疗并实现标记，治疗和标记光纤可以被机械地联接或治疗，并且标记光纤可以彼此独立。
在某些实施方案中，方法300可以包括将治疗工具配置为至少一个治疗光纤且将该至少一个标记元件配置为至少一个标记光纤(阶段313)。在某些实施方案中，方法300还可以包括在单个护套内实现至少一个标记元件和至少一个治疗光纤(阶段314)。在某些实施方案中，方法300还可以包括将该至少一个标记元件和该至少一个治疗光纤实现为单个光纤(阶段316)。在某些实施方案中，方法300还可以包括将该至少一个标记元件和该至少一个治疗光纤实现为具有单个光纤的相应的芯(阶段318)。在某些实施方案中，方法300可以包括将标记元件实现为与治疗光纤分离的光纤(阶段319)。
在某些实施方案中，方法300还可以包括当光纤在至少一个特定的区域弯曲超出特地的弯曲阈值时，配置至少一个治疗光纤的包层的至少一个特定的区域以从其芯发射电磁辐射(阶段322)。方法300还可以包括配置该至少一个标记光纤以从该至少一个治疗光纤侧向照明(阶段324)。在某些实施方案中，方法300还可以包括通过例如定位在治疗工具的末端(阶段327)上的至少一个发光二极管(LED)(阶段326)产生信号。
使信号与获得的或测量的参数330相关联可以相对于例如信号颜色、信号强度、信号周期和/或信号的方向来实施(阶段332)。使信号与获得的或测量的参数330相关联可以通过信号的暂态变化来实施(阶段334)。方法300还可以包括相对于通过治疗工具所施加的治疗类型产生信号(阶段336)。
在某些实施方案中，方法300还可以包括将信号配置成动态地照亮组织(阶段340)。例如，构型340可以通过例如照明的广度、照明的强度、照明的颜色以及照明频率和/或照明区域来实施以关联到该至少一个获得的或测量的参数(阶段342)。
在某些实施方案中，方法300还可以包括通过治疗工具指示组织的治疗效果(阶段350)。方法300可以包括通过信号指示工具参数(阶段355)和/或通过信号指示患者参数(阶段357)。
方法300可以包括测量指示治疗效果的至少一个参数(阶段360)。方法300可以包括测量光、电、机械和/或流动参数中的任一个并使用获得的或测量的参数产生信号(阶段365)。
方法300可以包括产生关联到该至少一个获得的或测量的参数的信号(阶段370)，并通过至少一个标记元件用信号照亮组织(阶段380)。方法300可以提供关联到上面列出的获得的或测量的参数中的任一个的信号。
在某些实施方案中，方法300还可以包括配置该至少一个治疗光纤以向组织施加至少两种类型的治疗(阶段352)并产生相对于所施加的治疗类型的信号(阶段336)。方法300可以包括产生相对于可应用至治疗类型中的每一个的获得的或测量的参数的信号(阶段354)。例如，治疗类型可以包括组织焊接和/或组织切除。
图5A、图5B、图6A-6C以及图7A-7D是根据本发明的一些实施方案的用于清洁和/或再生治疗末端的设备150的高层次示意图。有利地，由于粘到工具表面的组织碎片和烧焦物并且需要频繁的术中清洗，示出的设备阻止基于切除和/或密封工具的热能的性能的退化。示出的示例性设备150再生或替换工具的激活部分。例如，激活的部分可以从工具中的激活位置被移除并被新的激活部分替换，或清洁机构可以在原地再生该激活的工具部分。
在某些实施方案中，通过设备150施加的压力可以被用于确定治疗类型，例如，相对低的压力可以被用于施加密封治疗，而高的压力可以被用于施加切除治疗。压力应用和治疗类型之间的连接可以是直接的和机械的，可以通过光纤弯曲的程度被控制(例如，通过配置光纤的弯曲阈值)、可以使用来自感测元件(例如，通过感测信号92)或光纤自身的测量被控制，和/或通过标记元件120发射的信号110以开环的形式被控制。施加的压力可以通过与设备150相关的控制单元115(例如，通过外科手术钳155)自动地调节。
设备150包括具有治疗末端152的治疗工具101，治疗末端152布置成向组织施加治疗，其中，例如由于碎片和/或组织液的积累，或者由于与组织的化学、生物或物理的相互作用，治疗末端152的治疗效果在治疗的过程中退化。例如，治疗工具101可以是光导纤维101。在某些实施方案中，光纤101可以被附接至包括至少两个爪部155A、155B的外科手术钳155。在某些实施方案中，爪部155A、155B中的至少一个可以是可缩进的(见图5A中的缩进160)。在设备150中，治疗末端152可以是移动的或静止的，且末端再生部可以通过静止的部分(例如，接纳光纤101的爪部155B)提供或通过移动部分(例如，擦拭机构170)提供。
设备150还包括布置成恢复治疗末端152的治疗效果的再生模块151。再生模块151可以布置成当治疗末端替代退化的治疗末端152时定位新的光纤部分153以恢复治疗效果。新的光纤部分153包括在其被定位之前不被用作治疗末端的光纤部分或更早已经被再生的光纤部分(见下文)。
在某些实施方案中，再生模块151可以布置成将退化的治疗末端102移除(箭头165)至外科手术钳155的两个爪部155A、155B中的一个中，且其中，相应的爪部(例如，图5A中的155B)布置成接纳退化的治疗末端152。相应的爪部155B可以被布置成容纳末端152，并且在某些实施方案中，再生末端152以使末端能够重复使用。
在某些实施方案中，再生模块151可以包括在外科手术钳155的两个爪部155A、155B之间的中心构件155C，中心构件155C布置成通过新的光纤部分153代替(箭头165)退化的治疗末端152(图5B)。中心构件155C可以布置成接纳退化的治疗末端152。中心构件155C可以布置成容纳末端152，且在某些实施方案中，再生末端152能够对其进行重复使用。在某些实施方案中，中心构件155C可以是可缩进的(见在图5B中的缩进160)。
在某些实施方案中，再生模块151可以布置成连续地或逐步地在一个方向上(例如，由箭头165表示的方向中的一个)旋转光纤101以刷新治疗末端152，例如，连续地、周期性地和/或当致动时。在某些实施方案中，中心构件155C可以被用于在组织的任意侧上施加不同的治疗。例如，组织80可以在待焊接并待保持的构件155C的一侧上被抓取并在构件155C的另一侧上被切除(还见下面，图9A-9C)。
在某些实施方案中，再生模块151可以包括擦拭机构170，擦拭机构170布置成通过应用机械清洁、液体清洁、气体清洁和/或化学清洁进行清洁并因此再生治疗末端152(图6A-6C、7A-7D)。例如，图6A-6C示意性示出了作为再生模块151的线性擦拭装置170。擦拭机构170包括可移动衬垫175，可移动衬垫175布置成再生治疗末端152，例如，通过机械地擦拭治疗末端、在治疗末端上施加清洁材料(液体、气体，具有或不具有化学活性)等。衬垫175可以配置成向治疗工具101(例如光纤101)提供有效的清洁。衬垫175可以由保持光纤101的完整性的软材料制成。衬垫175可以以任何样式(例如，来回地165、连续地、旋转地等)移动，且可以被手动控制、自动控制或半自动控制。擦拭机构170可以通过工具101的操作手柄210(见图9D和图12)控制。擦拭机构170可以与爪部155A、155B中的任一个相关联、可以与爪部155B组合布置成容纳光纤101(图5A)、与中心构件(图5B)相关联或与外科手术钳155的任何其它构型相关联。
在某些实施方案(图7A-7D)中，擦拭机构170可以被附接至外科手术钳155的两个爪部中的一个(例如，155A)且可以布置成清洁附接至另一个爪部(例如，155B)的光纤101。在示出的非限制性示例中，衬垫175被安装在臂173上，臂173可移动地铰接在枢轴172上。臂173和衬垫175的运动被擦拭机构170控制，例如，通过操作手柄210被手动地控制、自动地控制、半自动地控制等。诸如光纤101的工具101的区域可以通过臂172的扫过的角度来界定(例如，诸如密封的宽的区域治疗可能需要擦拭比例如切除的窄区域治疗更大的区域、治疗的组织的程度可以确定被清洁的区域等)。当再生模块151未被激活时，其可能不与安装在其上的爪部(例如，155A)相关，该爪部可能是不具有诸如光纤101的治疗工具101的爪部。
图8是根据本发明的一些实施方案的示出方法400的高层次示意流程图。方法400包括恢复布置成向组织施加治疗的治疗末端的治疗效果(阶段410)，其中，治疗末端的治疗效果在治疗过程中退化。治疗工具可以是光导纤维，且恢复410可以通过将新的光纤部分定位成治疗末端以替代退化的治疗末端(阶段420)来实施。新的光纤部分可以包括在其被定位或恢复治疗末端之前未被用作治疗末端的光纤部分。在某些实施方案中，方法400可以包括通过施加机械清洁、液体清洁、气体清洁和/或化学清洁对治疗末端进行清洁(阶段470)。方法400还可以包括传递诸如清蛋白的胶合剂以增强并促进组织和/或血管焊接(阶段480)。
在某些实施方案中，治疗工具可以是附接至外科手术钳的光导纤维，且方法400还可以包括布置外科手术钳的爪部以接纳退化的治疗末端(阶段430)并将退化的治疗末端移除至相应的爪部(阶段435)。
在某些实施方案中，治疗工具可以是附接至包括在外科手术钳的爪部之间的中心构件的外科手术钳的光导纤维，且方法400还可以包括布置该中心构件以通过新的光纤部分替代退化的治疗末端(阶段440)并将退化的治疗末端移除至中心构件中(阶段445)。
在某些实施方案中，方法400可以包括缩进外科手术钳中的爪部和/或中心构件(阶段447)。方法400还可以包括布置爪部或中心构件以通过新的光纤部分替代退化的治疗末端(阶段450)。方法400可以包括沿外科手术钳455的爪部或中心构件拉动光纤。
在某些实施方案中，方法400可以包括在一个方向上连续地、周期性地或当致动时旋转光纤以刷新治疗末端460。方法400可以包括应用衬垫清洁工具或光纤(阶段465)并相对于支撑部或钳爪部线性地(沿该工具)或铰接地应用该衬垫(阶段467)。
图9A-9E、图10A、图10B、图11A以及图11B是根据本发明的一些实施方案的用于控制光纤弯曲的设备150的高层次示意图。
设备150包括至少一个光纤101，光纤101可以被附接至具有至少两个爪部155A、155B的外科手术钳155。至少一个光导纤维101布置成具有至少一个特定的区域，该特定的区域布置成当光导纤维155在该至少一个特地的区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时发射电磁辐射。外科手术钳155布置成当致动时在该至少一个特定的区域处弯曲至少一个光导纤维101。
在某些实施方案(图9A-9E)中，外科手术钳155还可以包括元件180，元件180至少包括具有第一曲率半径的第一部段185A和具有第二曲率半径的第二部段185B(在非限制性示例中，第一曲率半径比第二曲率半径大)。在某些实施方案中，元件180的横截面是蛋状的(图9A-C)，在某些实施方案中，元件180的横截面是偏心的。在某些实施方案中，第一部段185A可以配置为展示第一特定的弯曲且第二部段185B可以配置为展示第二特定的弯曲，其中，第一和第二弯曲根据部段185A、185B所施加的治疗的类型的要求、要求的照明强度等被选定。在某些实施方案中，元件180可以具有任何非圆形的横截面(例如，梯形)(图9D-9E)。在某些实施方案中，元件180可以通过支撑臂154保持和/或旋转，且可以或不可以与光纤101相关联。
部段185A、185B布置成在致动时将至少一个光纤101弯曲至相应的弯曲阈值。因此，元件180可以被设置以界定光纤101的曲率半径并因此从光纤101发射。在某些实施方案中，相应的弯曲阈值可以对应于第一和第二曲率半径。
在某些实施方案中，元件180可以布置成影响治疗纤维101和标记纤维120中的任一个或两个。例如，弯曲控制的发射可以相对于治疗光纤101和/或标记光纤120被实施。在某些实施方案中，光纤101中的一个或多个可以被布置成发射治疗辐射90、标记信号110和/或感测信号92。手术钳155可以布置成将信号110引导至对外科医生可见的组织80上。在某些实施方案中，元件180可以是可旋转的(例如，通过手柄210上的致动器187，见图9D)以允许对施加的弯曲半径进行控制并因此控制从光纤101的发射。
在某些实施方案中，当致动时，部段185A、185B可以布置成将组织80按压至不同的程度以控制治疗施加在其上的组织区域。元件180可以被应用以控制光纤曲率和/或自身按压的组织或与爪部155A、155B(见图9D和9E)组合和/或支撑部145A、145B(见上面的图3A和3B)。
在某些实施方案(图10A、图10B、图11A和11B)中，一个或多个手术钳爪部155A、155B可以包括至少一个突出部157，且任选地包括配置成将至少一个任选的光导纤维101弯曲至特定的弯曲阈值的至少一个对应的凹部158。爪部155A、155B的涉及可以配置成以特定的弯曲半径弯曲光纤101，该特定的弯曲半径配置成施加相应的治疗和/或发射相应的信号(例如，模块发射类型和强度)。
在某些实施方案中，一个或两个爪部155A、155B可以是配置成支撑光纤弯曲和或治疗的组织的光纤支撑材料。例如，图10A和图10B示意性示出了在爪部155B上的突出部157和在爪部155A上的光纤支撑材料190A。当致动时，爪部155B可以抵靠爪部155A按压，产生由得到的光纤支撑材料190B支持的光纤弯曲，该光纤弯曲采取特定的形式。光纤支撑材料可以布置成支撑治疗的组织并允许其符合爪部155B和光纤101。在另一个示例中，图11A和图11B示意性示出了嵌入在光纤支撑材料内或被光纤支撑材料包围的光纤101。在示出的示例中，光纤101不接触爪部155A、155B中的任一个，但是与光纤支撑材料195A一起变形至光纤支撑材料195B内的弯曲的构型中。组织80可以被插入在接触光纤支撑材料195A和光纤101之间，光纤101嵌入在爪部155A、155B中的任一个或两个上的光纤支撑材料内或附接至该光纤支撑材料。
图12A和图12B是根据本发明的一些实施方案的安全组件183的高层次示意图。在图12A和图12B中，安全组件183以非限制性的方式被举例说明用于外科手术钳155。安全组件183可以根据类似的原理在设备100和150中的任一个中被实现。例如，安全组件183可以包括布置成保护医生免受激光辐射并确保治疗效果的支撑部183A、183B。支撑部183A、183B可以包括相应的辐射吸收材料182A、182B，例如，在用在治疗工具101中的激光的波长范围进行选择吸收。支撑部183A、183B可以包括配置成检测辐射吸收材料182A、182B失效并当这样的检测确保工具101的操作安全性时可能停止能量传递的各自的元件181A、181B。支撑部183A、183B可以配置成具有控制光纤101的弯曲程度和/或限制或界定治疗施加区域的几何形式。支撑部183A、183B的几何形式可以是互补的，例如，如在图12A和图12B中示出的，支撑部183A可以包括适配至支撑部183B中的腔中的突出部，该支撑部保持光导纤维101并容纳组织80的治疗过的部分。该腔通过支撑部183A、183B的横向部分可以从周围的环境被屏蔽。
图13A是根据本发明的一些实施方案的无绳手术激光单元200的高层次示意性框图。在图13A中，光连接通过参考标记201指示，同时，电连接用参考标记202表示。无绳手术激光单元200可以包括一次性单元230，该一次性单元包括外科手术机械头部250(例如，设备100或150包括例如手术钳155、手套140、示出在图3B、3C中的手持式设备或另一个设备)、连接至光/电连接器232的光导纤维101，以及吸引器234和作为标记元件120或作为用于照亮治疗位置和其周围的光源的光源120。如在上面呈现的附图中示出的，光导纤维101可以并入在外科手术机械头部250中。一次性单元230被光学上和电气上连接至可重复使用的手柄210，该可重复使用的手柄210包括可再充电和/或一次性的动力源212与可选的冷却单元214以及控制单元115、激光源224和布置成将治疗辐射传递至光纤101的光学器件。
有利地，光纤101作为治疗工具的使用，以及通过仅当光纤弯曲时才发射的甚至更多的这样的治疗，允许使用更少的功率，从而实现治疗光纤101作为具有可重复使用的手柄210和一次性光纤单元230的手持单元。
在某些实施方案中，电源212可以配置为产生10W与60W之间的功率，且冷却单元214可以配置为冷却电源212。作为电池的电源212可以包括至少10-50瓦小时之间的功率。典型的激光二极管波长(例如，980nm、1064nm、1470nm等)需要大约10W的输出光功率。假定典型的激光器的效果为85％且典型的电效率为35％，60W的供应电源将以24W产生热量。这样的热产生需要冷却以将电源212和激光源224保持在工作温度。通过单元214进行冷却可以被动地或主动地实施，在后一种情况下，通过风扇、通过压缩的空气或热电实施。例如，假定120W用于冷却，156W的总的功率需求可以通过25瓦时的电池满足，启用手持构型。
图13B是根据本发明的一些实施方案的治疗设备100和/或150的高层次示意性框图。示意性示出在图13B中的设备100和/或150的特征的各种构型和组合是本公开的一部分。设备100和/或150可以包括上面描述的治疗工具101、控制单元115以及标记元件120中的任一个或所有。标记元件120可以被应用至任何标准的外科手术设备。设备100和/或150还可以包括相关的操纵结构，例如，手套140、外科手术钳155、具有相应的支撑部的放置模板145、护套107、安全组件183、再生模块151、具有变化的曲率半径的元件180等，每一个用于自身或这些特征的任何可行的组合。标记元件120布置成将信号110施加至组织80，治疗工具101布置成将能量(例如，电磁能、机械能、电能、热能)施加至组织80，并且相关的操纵结构可以将压力施加至组织80，再生治疗工具101提供空间定位辅助，提高如上面描述的治疗工具101和组织80等的处理简易性或操作。设备100和/或150还可以包括提供参数(例如，患者参数、设备参数、治疗参数或组织参数)的感测单元93和可选的的外部单元94以控制单元115。参数可以被动地(例如，患者数据或设备数据)或主动地(例如，组织的实时测量值和使用感测信号92的治疗参数)获得。参数还可以从治疗工具101被接收。控制单元115控制标记元件120并且还可以相对于它们的操作(例如，电磁操作、机械操作、电操作、热操作)控制治疗工具101和/或相关的操纵结构。
图14是根据本发明的一些实施方案的焊接促进设备150的高层次示意图。诸如外壳手术钳的具有两个爪部155A、155B(或可选择地，手套或手支撑部)的设备150包括与治疗光纤101相关联(例如，封闭)的穿孔构件199。穿孔构件199可以布置成传递诸如粘合剂或焊接促进蛋白质(例如，清蛋白溶液)的焊接促进流体198，该焊接促进流体促进组织焊接、血管焊接或通常增强所施加的治疗。
图15A-15F是根据本发明的一些实施方案的MCVD(改进的化学气相沉积)光纤生产方法的高层次示意图。图15A-15F呈现作为用于执行MCVD过程的支撑部的沉积壁510(例如，作为管壁510)。应注意的是，壁510可以在完成光纤生产后被移除，或可以至少部分地用作光导纤维的部件(例如，作为涂覆包层或甚至芯的部分)。一个或多个发射区域505可以在生产剩下的光纤之前被附接(例如，熔融或沉积)至壁510的内部或定位在壁510的内部上，或可以被设计为壁510的一部分。在某些实施方案中，元件505可以是移除填料505之后用于发射区域的后面的生产(例如，通过附接、沉积或放置)的填料。发射区域505可以被放置为在气相沉积之前沉积管壁510内的由不同的形状和/或材料制成的相应的棒。不同形式(图15A、15B)的发射区域505和具有类似的或不同的特征的可能的多个发射区域(例如，505A、505B)可以被放置或设计成壁510的一部分(图15C、15F)。壁510的内部空隙503可以被用于通过MCVD生产光纤101，其中，光纤的芯和光纤的包层的可能的至少一部分可以在空隙503中被生产。在某些实施方案中，芯507可以是中心的或偏心的，可以是圆形的或椭圆形的(图15D)且可以或不可以接触发射区域505(分别在图15E、15F中)。特别是当被保持为生产的光纤的一部分时(例如，作为涂层或包层)，壁510可以不是圆的(例如，展平的)或具有切除的边缘(图15E、15F)以得到具有径向变化的宽度的光纤101。示出的生产方法可以被应用至上面描述的光纤实施方案中的任一个。应注意的是，发射区域505可以与壁510一起被熔融或可以被设置在壁510内而不用熔融。还应注意的是，元件的材料可以是相同的、类似的或不同的，且通常根据特定的性能要求选择。具体地，在MCVD过程中沉积的材料可以具有相对于壁510的更低的折射率或更高的折射率，或可以由具有不同的折射率的不同的材料组成，可能具有更低的率和更高的率的层。
在某些实施方案中，在通过MCVD施加一个或多个层之后，产生的涂覆壁可以被折叠并加工成预制件(例如棒)，例如，通过至少部分地移除壁510，可能以径向不对称的方式在预制件上产生小平面而不是产生径向对称的光纤(图15E、15F)，且然后该预制件可以被拉伸以形成光纤，然后该光纤可以被涂覆。
图16A-16B是根据本发明的一些实施方案的由无心涂层光纤生产的光导纤维101的高层次示意图。图16A、16B示出了光纤101(和/或光纤的预制件)的一部分的纵向横截面。无芯涂层光纤可以包括涂层108和可以是空隙或芯的中心构件103。在某些实施方案中，一个或多个发射区域105可以替代涂层108(图16A)的区域，或可以附接在涂层108(图16B)的区域上。在任意的情况下，发射区域(多个区域)105可以附接在光纤101的末端109处，或可以沿光纤101配置，可能沿光纤101的大部分长度或沿光纤101间隔重复出现。例如，无芯光纤可以涂覆有较低指数的涂层108。涂层108可以在远侧末端109处被移除，且玻璃光纤的薄的平板或窗可以被焊接为发射区域105以替代移除的涂层，以在如果光纤101在拉伸之后产生终端发射区域105。
图16C是根据本发明的一些实施方案的通过外气相沉积(OVD)制造方法生产的用于光导纤维101的预制件的高层次示意图。光纤101可以从预制件被生产，可能由不同的材料制成且可能具有不同的形式的一个或多个发射区域505A、505B可以例如通过OVD被附接、熔融或沉积至中心构件508(中心构件508可以包括用于光纤且可能用于光纤包层的预制件)。
图17是根据本发明的一些实施方案的编织光导纤维101片材520的高层次示意图。光导纤维101可以是上面的实施方案且具体地每一个可以包括一个或多个(例如，多个)发射区域105，发射区域105配置成当光导纤维101在发射区域105处弯曲超出特定的弯曲阈值时，从芯发射传递的电磁辐射穿过光导纤维101的包层。例如，发射区域105可以在光纤交叉点525处弯曲以发射辐射，该辐射集中在编织光纤101的片材520的外部的点上。在某些实施方案中，发射区域105可以布置在光纤交叉点525处。片材520可以被用于将由治疗位点阵列组成的表面治疗施加至组织。
图18是根据本发明的一些实施方案的示出方法530的高层次示意流程图。在某些实施方案中，方法530可以配置成生产光纤101和光纤织物520。方法530可以包括产生光导纤维101的至少一个发射区域105，其中，发射区域105配置成当光导纤维101在发射区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时，从光纤的芯发射传递的电磁辐射穿过光纤的包层。某些实施方案包括由方法530的任何的实施方案生产的光导纤维101。
方法530可以包括通过MCVD生产光纤(多个光纤)(阶段535)，例如，包括设计发射区域作为壁的一部分(阶段540)、将发射区域附接(例如，熔融、沉积或定位)在壁上(阶段545)、将芯或芯和包层的至少一部分沉积在壁内(阶段550)、附接可能由不同的材料制成的一个以上的发射区域(阶段560)和/或附接(或放置)内部芯接触发射区域或与发射区域分离(阶段570)。
在某些实施方案中，方法530可以包括使用无芯涂层光纤、替换具有发射区域的涂层的区域(阶段580)和/或使用无芯涂层光纤、将发射区域附接至涂层的区域(阶段590)。某些实施方案包括通过OVD(外气相沉积)生产发射区域(阶段595)，例如，通过从外部将发射区域附接至相应的预制件。
方法530还可以包括编织光纤以得到多个发射区域，每一个集中在编织光纤的外部的点上(阶段600)、在光纤交叉点处设计发射区域(阶段610)、将发射区域排列为阵列以覆盖一个区段(阶段620)以及用光纤的编织片材任选地治疗皮肤的区段(阶段630)。
总而言之，且不限制本发明的范围，某些实施方案包括以下方面：(i)治疗的组织上的可视的标记，其指示关联到患者、治疗、治疗工具、治疗效果等的各种参数中的任一个。(ii)激光眼安全元件，其在各种构型中集成至治疗工具中。(iii)手指保持治疗设备和手套实现治疗设备，其允许通过手指操纵与安全构型相关的诸如光导纤维的治疗工具。(iv)末端清洁机构，其布置成清洁、替换或刷新治疗工具的治疗末端，例如，光导纤维的主动区域。(v)工具末端，其施加焊接材料(例如，生物材料)以增强组织焊接。(vi)治疗末端，其成形为并设计成在治疗末端中控制施加在治疗过的组织和/或光导纤维上的压力(以及光纤弯曲程度)以得到特定的治疗效果。(vii)设备构型，其作为电池手持操作激光外科手术工具。(viii)例如MCVD或使用无芯光纤以及光纤编织应用的光纤生产的可能性。这些方面的任何组合和上面呈现的它们的示例性实施方案是本公开的一部分。
在上文的描述中，实施方案是本发明的实施例或实施。“一个实施方案”、“实施方案”、“某些实施方案”或“一些实施方案”的不同的出现未必全部指相同的实施方案。
虽然可以在单个实施方案的情形下描述本发明的多个特征，但还可以分开地或以任何合适的组合提供这些特征。相反，尽管为了清楚起见本发明可在本文中不同实施方案的上下文中描述，但本发明也可以在单个实施方案中实现。
本发明的某些实施方案可以包括来自以上公开的不同实施方案的特征，并且某些实施方案可以结合来自以上公开的其他实施方案的要素。本发明的在特定实施方案的上下文中的要素的公开不应认为是限制其仅用于该特定实施方案。
此外，应当理解，本发明能够以不同的方式实现或实施并且本发明可以在上述描述中的所概述的实施方案之外的某些实施方案中实施。
本发明不限于那些图表或相应的说明。例如，流动不需要移动经过每个示出的箱子或状态，或不需要以与示出和描述的完全相同的顺序移动。
除非另有界定，本文使用的所有技术术语和科学术语的含义是如同本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义。
虽然已经根据有限数量的实施方案描述了本发明，但是这些不应该理解为对本发明范围的限制，而是应理解为一些优选实施方案的范例。其他可能的改变、修改和应用也在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应该由至此已经描述的限制，而是由所附权利要求书和它们的法律等同物限制。

Claims (100)

1.一种设备，包括：
治疗工具，其布置成向组织施加治疗，
控制单元，其布置成获得或测量至少一个参数，以及
至少一个标记元件，其与所述治疗工具相关联，并布置成用由所述控制单元产生的并关联到所获得的或测量的至少一个参数的信号照亮所述组织。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元还布置成测量指示所述治疗的效果的至少一个参数，且所述至少一个标记元件还布置成指示所测量的至少一个参数。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述治疗工具是至少一个治疗光纤。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少一个标记元件是至少一个标记光纤，所述至少一个标记光纤与所述至少一个治疗光纤一起实现为单个光纤。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述治疗工具是单个治疗光纤，且所述至少一个标记光纤在所述治疗光纤的护套内。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个标记光纤和所述至少一个治疗光纤被实现为具有所述单个光纤的相应的芯。
7.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少一个治疗光纤包括其包层的至少一个特定的区域，所述至少一个特定的区域布置成当所述光纤在所述至少一个特定的区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时从其芯发射电磁辐射。
8.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少一个治疗光纤包括作为所述至少一个标记元件的至少一个侧面发光光纤。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述治疗工具和所述至少一个标记元件中的至少一个与治疗手套相关联。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述治疗工具和所述至少一个标记元件是相互编织在所述治疗手套中的光纤。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述治疗工具是配置成从所述光纤的弯曲区域发射辐射的治疗光纤，且其中，所述设备配置为手持设备，所述光纤在所述手持设备中被手动地弯曲。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的设备，还包括配置成有利于治疗工具应用至所述组织的至少一个支撑部。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中，所述治疗工具是光纤，且所述至少一个标记元件布置成相对于所述至少一个治疗光纤施加治疗的方向侧向照亮所述组织。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中，所述信号通过信号颜色、信号强度、信号周期、所述信号的方向中的至少一个关联到所述获得的或测量的至少一个参数。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中，所述信号通过所述信号的暂态变化关联到所述获得的或测量的至少一个参数。
16.根据权利要求11所述的设备，其中，所述信号的暂态变化配置成产生对所述组织的动态照明。
17.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中，所述组织的所述照亮通过所述照亮的广度、所述照亮的强度、所述照亮的颜色、所述照亮的区域中的至少一个关联到所述获得的或测量的至少一个参数。
18.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中，所述控制单元还布置成关于由所述治疗工具所施加的治疗类型产生所述信号。
19.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中，所述治疗工具是光纤，所述至少一个治疗光纤配置成向所述组织施加至少两种类型的治疗，且其中，所述控制单元还布置成关于所述至少一个治疗光纤施加的治疗类型产生所述信号。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述控制单元还布置成关于可应用至所述治疗类型中的每一个的、获得的或测量的参数产生所述信号。
21.根据权利要求19所述的设备，其中，所述至少两种类型的治疗至少包括组织焊接和组织切除。
22.根据权利要求1所述的设备，其中，所述获得的或测量的至少一个参数包括以下中的至少一个：组织参数、设备参数以及患者参数。
23.根据权利要求1所述的设备，其中，所述获得的或测量的至少一个参数包括以下中的至少一个：组织温度、在组织界面处的折射率、组织阻抗以及所述组织或组织液的多普勒频移测量。
24.根据权利要求1所述的设备，其中，所述获得的或测量的至少一个参数包括以下中的至少一个：所述设备的运行参数、设备失效以及设备准备就绪。
25.根据权利要求1所述的设备，其中，所述获得的或测量的至少一个参数包括患者的血压和患者的生理信息中的至少一个。
26.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个标记元件包括至少一个发光二极管(LED)。
27.根据权利要求26所述的设备，其中，所述至少一个LED定位在所述治疗工具的末端上。
28.根据权利要求1所述的设备，其中，所述治疗工具包括以下中的至少一项：无源治疗工具、电治疗工具、激光治疗工具以及超声波治疗工具。
29.一种方法，包括：
使至少一个标记元件与布置成向组织施加治疗的治疗工具相关联，以及
配置所述至少一个标记元件以用信号照亮所述组织。
30.一种指示通过治疗工具向组织施加的治疗的效果的方法，所述方法包括：
测量至少一个参数，
产生关联到所述获得的或测量的至少一个参数的信号，以及
通过至少一个标记元件用所述信号照亮所述组织。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述信号关联到与所述治疗有关的所获得的或测量的至少一个参数。
32.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述治疗工具是至少一个治疗光纤且所述至少一个标记元件是至少一个标记光纤。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括在单个护套内实现所述至少一个标记元件和所述至少一个治疗光纤。
34.根据权利要求32所述的方法，还包括将所述至少一个标记元件和所述至少一个治疗光纤实现为单个光纤。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括将所述至少一个标记元件和所述至少一个治疗光纤实现为所述单个光纤的相应的芯。
36.根据权利要求32所述的方法，还包括将所述至少一个治疗光纤的包层的至少一个特定的区域配置为当所述光纤在所述至少一个特定的区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时，从其发射电磁辐射。
37.根据权利要求32所述的方法，还包括将所述至少一个标记光纤配置为从所述至少一个治疗光纤侧向进行照亮。
38.根据权利要求29或30所述的方法，还包括通过信号颜色、信号强度、信号周期、所述信号的方向中的至少一个使所述信号与所述获得的或测量的至少一个参数相关联。
39.根据权利要求29或30所述的方法，还包括通过所述信号的暂态变化使所述信号与所述获得的或测量的至少一个参数相关联。
40.根据权利要求29或30所述的方法，还包括配置所述信号以动态地照亮所述组织。
41.根据权利要求29或30所述的方法，还包括将对所述组织的照亮配置为通过所述照亮的广度、所述照亮的强度、所述照亮的颜色、所述照亮的区域中的至少一个来与所述获得的或测量的至少一个参数相关联。
42.根据权利要求29或30所述的方法，还包括关于由所述治疗工具所施加的治疗类型产生所述信号。
43.根据权利要求29或30所述的方法，还包括配置所述至少一个治疗光纤以向所述组织施加至少两种类型的治疗，并且关于所施加的治疗类型产生所述信号。
44.根据权利要求43所述的方法，还包括关于可应用至所述治疗类型中的每一个的获得的或测量的参数产生所述信号。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述至少两种类型的治疗至少包括组织焊接和组织切除。
46.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述获得的或测量的至少一个参数包括以下中的至少一个：组织参数、治疗工具参数以及患者参数。
47.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述获得的或测量的至少一个参数包括以下中的至少一个：组织温度、在组织界面处的折射率、组织阻抗以及所述组织或组织液的多普勒频移测量。
48.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述获得的或测量的至少一个参数包括以下中的至少一个：所述治疗工具的运行参数、治疗工具失效以及治疗工具准备就绪。
49.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述获得的或测量的至少一个参数包括患者的血压和患者的生理信息中的至少一个。
50.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述至少一个标记元件包括至少一个发光二极管(LED)。
51.根据权利要求50所述的方法，还包括将所述至少一个LED定位在所述治疗工具的末端上。
52.根据权利要求29或30所述的方法，其中，所述治疗是以下中的至少一种：无源治疗、电治疗、光治疗以及超声波治疗。
53.一种设备，包括：
治疗工具，其具有布置成向组织施加治疗的治疗末端，其中，所述治疗末端的治疗效果在所述治疗的过程中退化，以及
再生模块，其布置成恢复所述治疗末端的所述治疗效果。
54.根据权利要求53所述的设备，其中，所述治疗工具是光纤。
55.根据权利要求53所述的设备，其中，所述治疗工具是附接至外科手术钳的光纤。
56.根据权利要求55所述的设备，其中，所述再生模块布置成定位新的光纤部分作为所述治疗末端替换退化的治疗末端以恢复所述治疗效果，其中，所述新的光纤部分包括在其被定位之前不被用作治疗末端的光纤部分。
57.根据权利要求56所述的设备，其中，所述再生模块布置成将所述退化的治疗末端移除至所述外科手术钳的两个爪部中的一个中，且其中，相应的爪部布置成接纳所述退化的治疗末端。
58.根据权利要求56所述的设备，其中，所述再生模块包括在所述外科手术钳的两个爪部之间的中心构件，且所述中心构件布置成通过所述新的光纤部分代替所述退化的治疗末端。
59.根据权利要求57或58所述的设备，其中，所述再生模块布置成在一个方向上连续地旋转所述光纤以刷新所述治疗末端。
60.根据权利要求53所述的设备，其中，所述再生模块包括布置成通过应用机械清洁、液体清洁、气体清洁和化学清洁中的至少一个来清洁所述治疗末端的擦拭机构。
61.根据权利要求53所述的设备，其中，所述再生模块包括布置成通过利用相对于所述治疗末端线性地或旋转地移动的衬垫进行擦拭来清洁所述治疗末端的擦拭机构。
62.根据权利要求60或61所述的设备，其中，所述治疗工具是附接至外科手术钳的光纤。
63.根据权利要求62所述的设备，其中，所述擦拭机构布置成沿所述外科手术钳的两个爪部中的一个拉动所述光纤。
64.根据权利要求62所述的设备，其中，所述擦拭机构附接至所述外科手术钳的两个爪部中的一个，并布置成清洁附接至另一个爪部的所述光纤。
65.一种方法，其包括恢复布置成向组织施加治疗的治疗末端的治疗效果，其中，所述治疗末端的所述治疗效果在所述治疗的过程中退化。
66.根据权利要求65所述的方法，其中，所述治疗工具是光纤，且其中，通过定位新的光纤部分为所述治疗末端以替换退化的治疗末端来实施所述恢复，其中，所述新的光纤部分包括在其被定位之前不被用作治疗末端的光纤部分。
67.根据权利要求65所述的方法，其中，所述治疗工具是附接至外科手术钳的光纤，且所述方法还包括布置所述外科手术钳的两个爪部中的一个以接纳所述退化的治疗末端并将所述退化的治疗末端移除至相应的爪部中。
68.根据权利要求65所述的方法，其中，所述治疗工具是附接至外科手术钳的光纤，所述外科手术钳包括在两个爪部之间的中心构件，并且所述方法还包括布置所述中心构件以用所述新的光纤部分替换所述退化的治疗末端。
69.根据权利要求67或68所述的方法，还包括在一个方向上连续地旋转所述光纤以刷新所述治疗末端。
70.根据权利要求65所述的方法，其还包括通过应用机械清洁、液体清洁、气体清洁和化学清洁中的至少一个来清洁所述治疗末端。
71.根据权利要求53所述的设备，其还包括通过线性或旋转擦拭来清洁所述治疗末端。
72.根据权利要求71所述的设备，其中，所述治疗工具是附接至外科手术钳的光纤，且所述方法还包括沿所述外科手术钳的两个爪部中的一个拉动所述光纤。
73.一种设备，包括：
外科手术钳，其具有至少两个爪部，以及
至少一个光纤，其布置成具有至少一个特定的区域，所述至少一个特定的区域布置成当所述光纤在所述至少一个特定的区域处弯曲超过特定的弯曲阈值时发射电磁辐射，
其中，所述外科手术钳布置成当致动时在所述至少一个特定的区域处弯曲所述至少一个光纤。
74.根据权利要求73所述的设备，其中，所述外科手术钳还包括元件，所述元件包括具有第一曲率半径的至少一个第一部段和具有第二曲率半径的第二部段，其中，所述第一曲率半径比所述第二曲率半径大，且当被致动时，所述至少两个部段布置成将所述至少一个光纤弯曲至相应的弯曲阈值。
75.根据权利要求74所述的设备，其中，所述相应的弯曲阈值对应于所述第一曲率半径和第二曲率半径。
76.根据权利要求74所述的设备，其中，所述元件是可旋转的。
77.根据权利要求74所述的设备，其中，所述手术钳爪部包括配置成将所述至少一个光纤弯曲至所述特定的弯曲阈值的至少一个突出部和至少一个对应的凹部。
78.一种无绳手术激光单元，包括：
可重复使用的手柄，其包括电源、具有对应的光学器件的激光源和控制单元，以及
一次性单元，其包括布置成经由连接器接收来自所述激光源和所述对应的光学器件的激光辐射，所述光纤并入外科手术机械头部中。
79.根据权利要求78所述的无绳手术激光单元，其中，所述光纤和所述标记元件是权利要求2-28、53-64或73-77中的所述设备的任一个中的光纤和标记元件。
80.根据权利要求78所述的无绳手术激光单元，其中，所述手柄还包括冷却单元。
81.根据权利要求80所述的无绳手术激光单元，其中，所述电源配置成产生在10W与60W之间的功率，且所述冷却单元配置成冷却所述电源。
82.根据权利要求78-81中任一项所述的无绳手术激光单元，其中，所述电源包括电池，
所述电池包括至少在10-50瓦小时之间的功率。
83.一种设备，包括：
治疗工具，其布置成是手指保持的，并布置成当手指操纵所述工具时向组织施加治疗，以及
安全构件，其布置成保护医生免受所述工具伤害。
84.根据权利要求83所述的设备，其中，所述治疗工具是激光器，且所述安全构件包括配置成提供特定的激光眼安全要求的保护罩。
85.根据权利要求83或84所述的设备，其中，所述治疗工具是激光器，且所述安全构件包括布置成封闭所述激光器的治疗区段和经治疗的组织区段的两个互补的支撑部。
86.根据权利要求83-85中任一项所述的设备，其中，所述设备还包括所述安全构件连接至其的手套。
87.一种密封和解剖抓紧器工具，其具有用于密封和切除的至少两个不同的机械压力水平。
88.一种方法，包括通过MCVD(改进的化学气相沉积)生产光纤的至少一个发射区域，其中，所述至少一个发射区域配置成当所述光纤在所述至少一个发射区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时从芯穿过所述光纤的包层发射传递的电磁辐射，所述方法还包括设计所述发射区域作为沉积壁的一部分或在所述壁上。
89.根据权利要求88所述的方法，还包括在所述壁内沉积所述芯或所述芯和所述包层的至少一部分。
90.根据权利要求88所述的方法，其中，所述至少一个发射区域在所述气相沉积之前作为在沉积管壁内的至少一个相应的棒被放置。
91.根据权利要求90所述的方法，还包括放置一个以上的发射区域。
92.根据权利要求90所述的方法，还包括放置内芯，所述内芯与所述至少一个发射区域接触或分离。
93.一种通过权利要求88-92中的任一项所述的方法生产的光纤。
94.一种方法，包括通过无芯涂层光纤生产具有至少一个发射区域的光纤，其中，所述至少一个发射区域配置成当所述光纤在所述至少一个发射区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时从芯发射传递的电磁辐射穿过所述光纤的包层，所述方法还包括通过所述至少一个发射区域替换所述无芯光纤的涂层的区域或将所述至少一个发射区域附接至所述涂层。
95.一种通过权利要求94中的方法生产的光纤。
96.一种方法，其包括通过OVD(外气相沉积)生产光纤的至少一个发射区域，其中，所述至少一个发射区域配置成当所述光纤在所述至少一个发射区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时从芯发射传递的电磁辐射穿过所述光纤的包层，所述方法还包括将所述发射区域从外部附接至相应的预制件。
97.一种方法，包括编织多个光纤，每一个光纤具有至少一个发射区域，所述至少一个发射区域配置成当所述光纤在所述至少一个发射区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时从芯发射传递的电磁辐射穿过所述光纤的包层，其中，所述发射区域布置成在光纤交叉点处发射集中在所述编织光纤的外部的点上的辐射。
98.根据权利要求97所述的方法，还包括使用由所述光纤编织的片材治疗患者的皮肤的区域。
99.一种编织的光纤片材，每一个编织的光纤具有至少一个发射区域，所述至少一个发射区域配置成当所述光纤在所述至少一个发射区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时从芯发射传递的电磁辐射穿过所述光纤的包层，其中，所述发射区域布置成在光纤交叉点处发射集中在所述编织光纤的外部的点上的辐射。
100.一种治疗光纤，包括所述治疗光纤的包层的至少一个特定的区域，所述至少一个特定的区域布置成当所述光纤在所述至少一个特定的区域处弯曲超出特定的弯曲阈值时从其芯发射电磁辐射，其中，所述治疗光纤的横截面在所述至少一个特定的区域处被展平。
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